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摘要：以往筒形件都是按传统工艺，用自由锻造锻成，锻造时因工序较多会出现很多问题。经过多次实验，筒形件批量较大时，在整形工序中使用胎模成形工艺，即能减小锻件的加工量又能降低锻件的重量，同时提高了生产效率和经济效益。
关键词：筒形件的自由锻造 胎模成型 胎模制作
0 引言
我公司是专业生产采煤机的厂家，随着产品的创新、改型。增加了衬套在产品中使用，而衬套通常是由筒形件加工而成的。为了提高质量，我们公司的衬套都是经过锻造加工的。自由锻造筒形件是比较复杂的，技术要求较高。根据20多年的锻造经验，我们把筒形件锻造中整形的工序用胎模完成，不仅提高了产品的粗糙度，同时也能减轻锻件的重量和加工时间。
1 筒形件自由锻造存在的问题
筒形件锻造需要镦粗、拔长、冲孔、整形四道工序，如果锻造不合理，每道工序都有可能出现问题。
1.1 镦粗：把圆料镦成圆饼状。如果圆料合格，加热均匀，镦粗后不会出现问题，反之就会出现裂纹或椭圆形。
1.2 冲孔：在圆饼件上用冲子冲出中心孔，由于加热不匀，上下钻不平，冲子放偏等原因，会出现中心孔偏移现象。
1.3 拔长：把芯铁穿入中心孔，锤击圆饼件成六方形，反复翻转进行拔长。倒棱时锤击过重会产生内孔深沟，温度低时会产生纵向裂纹，孔冲偏则会出现壁厚不均匀。
1.4 整形时发现的问题：如果下料大时锻件就“肥头大耳”加工量大，下料小时会出现局部缺肉，无加工量或报废。拔长过长平整后会出现两端外圆小中间大，内孔中间尺寸也会增大，这时就要滚圆修复，再修整内外圆。拔长过短则会出现两端不平，修整后的锻件两端内孔外圆大，中间出现卡腰现象，用马杠扩孔后再进行修复，多数筒形件都因倒棱时留下的深沟过深，简单修整时无法去掉，只能缩小内孔，加大内孔加工量。
1.5 由于自由锻造筒形件表面不光滑，外圆有锤击留下的花纹，内、外圆的圆度不规整，则筒形件要求加工量较大，重量也就增加，给下道工序增加了难度。所以就要用胎模解决自由锻造出现的问题。
2 胎模在筒形件锻造的应用
胎模在锻造中的使用非常多，它可以在多道工序或某一道工序中使用，下面对胎模在筒形件整形中的使用和所能解决的问题进行说明。
2.1 胎模在筒形件整形工序中使用。把拔长后不规整的筒形件放入胎模进行锤击，这时筒形件和胎模的高度一致，然后放入配套的冲子，把冲子打入内孔后再从另一端取出，这样即把内孔扩冲到要求的尺寸，同时外圆也扩冲到紧靠胎模的内壁，外圆的尺寸也得到保障，再把筒形件从胎模中取出。用此方法锻造出的筒形件，加工量小，极易加工，内孔和外圆即光滑又美观，又符合工艺要求。经过多次实验证明，用胎模锻造筒件缩短了整形时间，控制了下料的重量，减小了加工余量，不仅降低了工人的劳动强度和锻造成本，也提高了锻件的质量和效率。在工作中发现很多锻件都可用胎模锻造。
2.2 举例说明：用胎模锻造φ115±3×φ78±3×110±3的筒形件（如图1）首先进行镦粗、冲孔、拔长，然后用胎模进行整形（胎模的尺寸要求如图2），拔长时筒形件要拔至115mm～120mm，内孔小于φ78，此时筒形件的外圆也小于φ115，这样就很容易放入胎模内，然后锤击筒形件与胎模高度一致，再放入配套冲子（如图3）进行锤击，最后取出冲子和锻件（如图4），锻出的筒形件的尺寸和形状（如图5）所示。3 胎模的制作要求
3.1 胎模的设计必须达到合格锻件，轻便耐用，制造方便，成本低，操作方便，效率高。
3.2 胎模要根据锻件的形状、尺寸、重量、生产量、设备和制模能力综合考虑，最主要是保质量，增效率，降成本。
3.3 确定胎模的模膛和外形尺寸，以及模膛的精度和表面粗糙度，模膛的精度按锻件要求的精度制造，模膛的精度高锻件的质量就高，越易脱模。
3.4 胎模对材料的要求很高，即要有较高的强度、硬（上接第213页）度、韧性和耐磨性，又有较好的导热性、可锻性、切削加工及热处理性，同时也要考虑经济实用，锻件批量少时应选中碳钢（45#、40 Cr等），批量大时用合金工具钢（5CrMnMo、5CrNiMo等），热处理时应根据胎模的材料和使用的次数决定。比如设计上面要求锻件的胎模时，首先根据锻件的数量选择材料，确定胎模的外形、长短和内圆尺寸，批量小时应设计成（如图6）所示，批量大时则设计成（如图7）所示。3.5 批量较多的筒形件使用胎模成型时，经常会出现内孔增大、变形，长短缩短及断裂现象，这是因为胎模没达到热处理要求，或因锻造时间过长，胎模过热，没有及时冷却，经锤击而发生变形的原因。断裂是因为热处理时淬火过高，锻造前未及时预热，锤击过重。修复方法很简单，把变形的胎模加热后从新锻修整内孔、长短尺寸，热处理后即可再用。
3.6 冲子和胎模一样，也要有一定的强度、硬度等要求，制作成如图5所示的形状，它能减小在孔内的摩擦力，容易取出。自由锻造筒形件整形时不易使用，因滚圆后不易取出。
4 经济效益分析
4.1 自由锻造时因锻件粗糙，所以锻件加工量就大，加工量都在10cm左右，而胎模锻件成型好，内外光滑，加工量相对小些，在6cm左右即可，减轻了锻件的重量。
4.2 胎模锻件能缩短下道工序加工时间、节能降耗、减轻工人的劳动强度：经过多次测算，用胎模锻造10kg的筒形件，能降低圆料1kg，一个锻件的成本可降低15元左右，如果一年生产几万件锻件时，能提高经济效益几十万元。
5结语
随着机械制造业的发展，也带动了锻造业的提升，出现了很多先进的锻造设备和加热装置。为了更快、更好地适应锻造的新技术、新要求，就要掌握更高的锻造技术和知识。做为新一代的锻造工人，应该努力学习，勇于创新，不断提升自己的技术水平，为公司锻造出质量更高、更完美的产品，创造更多的经济效益。
参考文献：
[1]國家机械工业委员会统编高级锻压工艺学.北京：机械工业出版社，1988.
关键词：筒形件的自由锻造 胎模成型 胎模制作
0 引言
我公司是专业生产采煤机的厂家，随着产品的创新、改型。增加了衬套在产品中使用，而衬套通常是由筒形件加工而成的。为了提高质量，我们公司的衬套都是经过锻造加工的。自由锻造筒形件是比较复杂的，技术要求较高。根据20多年的锻造经验，我们把筒形件锻造中整形的工序用胎模完成，不仅提高了产品的粗糙度，同时也能减轻锻件的重量和加工时间。
1 筒形件自由锻造存在的问题
筒形件锻造需要镦粗、拔长、冲孔、整形四道工序，如果锻造不合理，每道工序都有可能出现问题。
1.1 镦粗：把圆料镦成圆饼状。如果圆料合格，加热均匀，镦粗后不会出现问题，反之就会出现裂纹或椭圆形。
1.2 冲孔：在圆饼件上用冲子冲出中心孔，由于加热不匀，上下钻不平，冲子放偏等原因，会出现中心孔偏移现象。
1.3 拔长：把芯铁穿入中心孔，锤击圆饼件成六方形，反复翻转进行拔长。倒棱时锤击过重会产生内孔深沟，温度低时会产生纵向裂纹，孔冲偏则会出现壁厚不均匀。
1.4 整形时发现的问题：如果下料大时锻件就“肥头大耳”加工量大，下料小时会出现局部缺肉，无加工量或报废。拔长过长平整后会出现两端外圆小中间大，内孔中间尺寸也会增大，这时就要滚圆修复，再修整内外圆。拔长过短则会出现两端不平，修整后的锻件两端内孔外圆大，中间出现卡腰现象，用马杠扩孔后再进行修复，多数筒形件都因倒棱时留下的深沟过深，简单修整时无法去掉，只能缩小内孔，加大内孔加工量。
1.5 由于自由锻造筒形件表面不光滑，外圆有锤击留下的花纹，内、外圆的圆度不规整，则筒形件要求加工量较大，重量也就增加，给下道工序增加了难度。所以就要用胎模解决自由锻造出现的问题。
2 胎模在筒形件锻造的应用
胎模在锻造中的使用非常多，它可以在多道工序或某一道工序中使用，下面对胎模在筒形件整形中的使用和所能解决的问题进行说明。
2.1 胎模在筒形件整形工序中使用。把拔长后不规整的筒形件放入胎模进行锤击，这时筒形件和胎模的高度一致，然后放入配套的冲子，把冲子打入内孔后再从另一端取出，这样即把内孔扩冲到要求的尺寸，同时外圆也扩冲到紧靠胎模的内壁，外圆的尺寸也得到保障，再把筒形件从胎模中取出。用此方法锻造出的筒形件，加工量小，极易加工，内孔和外圆即光滑又美观，又符合工艺要求。经过多次实验证明，用胎模锻造筒件缩短了整形时间，控制了下料的重量，减小了加工余量，不仅降低了工人的劳动强度和锻造成本，也提高了锻件的质量和效率。在工作中发现很多锻件都可用胎模锻造。
2.2 举例说明：用胎模锻造φ115±3×φ78±3×110±3的筒形件（如图1）首先进行镦粗、冲孔、拔长，然后用胎模进行整形（胎模的尺寸要求如图2），拔长时筒形件要拔至115mm～120mm，内孔小于φ78，此时筒形件的外圆也小于φ115，这样就很容易放入胎模内，然后锤击筒形件与胎模高度一致，再放入配套冲子（如图3）进行锤击，最后取出冲子和锻件（如图4），锻出的筒形件的尺寸和形状（如图5）所示。3 胎模的制作要求
3.1 胎模的设计必须达到合格锻件，轻便耐用，制造方便，成本低，操作方便，效率高。
3.2 胎模要根据锻件的形状、尺寸、重量、生产量、设备和制模能力综合考虑，最主要是保质量，增效率，降成本。
3.3 确定胎模的模膛和外形尺寸，以及模膛的精度和表面粗糙度，模膛的精度按锻件要求的精度制造，模膛的精度高锻件的质量就高，越易脱模。
3.4 胎模对材料的要求很高，即要有较高的强度、硬（上接第213页）度、韧性和耐磨性，又有较好的导热性、可锻性、切削加工及热处理性，同时也要考虑经济实用，锻件批量少时应选中碳钢（45#、40 Cr等），批量大时用合金工具钢（5CrMnMo、5CrNiMo等），热处理时应根据胎模的材料和使用的次数决定。比如设计上面要求锻件的胎模时，首先根据锻件的数量选择材料，确定胎模的外形、长短和内圆尺寸，批量小时应设计成（如图6）所示，批量大时则设计成（如图7）所示。3.5 批量较多的筒形件使用胎模成型时，经常会出现内孔增大、变形，长短缩短及断裂现象，这是因为胎模没达到热处理要求，或因锻造时间过长，胎模过热，没有及时冷却，经锤击而发生变形的原因。断裂是因为热处理时淬火过高，锻造前未及时预热，锤击过重。修复方法很简单，把变形的胎模加热后从新锻修整内孔、长短尺寸，热处理后即可再用。
3.6 冲子和胎模一样，也要有一定的强度、硬度等要求，制作成如图5所示的形状，它能减小在孔内的摩擦力，容易取出。自由锻造筒形件整形时不易使用，因滚圆后不易取出。
4 经济效益分析
4.1 自由锻造时因锻件粗糙，所以锻件加工量就大，加工量都在10cm左右，而胎模锻件成型好，内外光滑，加工量相对小些，在6cm左右即可，减轻了锻件的重量。
4.2 胎模锻件能缩短下道工序加工时间、节能降耗、减轻工人的劳动强度：经过多次测算，用胎模锻造10kg的筒形件，能降低圆料1kg，一个锻件的成本可降低15元左右，如果一年生产几万件锻件时，能提高经济效益几十万元。
5结语
随着机械制造业的发展，也带动了锻造业的提升，出现了很多先进的锻造设备和加热装置。为了更快、更好地适应锻造的新技术、新要求，就要掌握更高的锻造技术和知识。做为新一代的锻造工人，应该努力学习，勇于创新，不断提升自己的技术水平，为公司锻造出质量更高、更完美的产品，创造更多的经济效益。
参考文献：
[1]國家机械工业委员会统编高级锻压工艺学.北京：机械工业出版社，1988.